汽车构造陈家瑞教学课件

汽车构造教学课件主讲陈家瑞第一章汽车概述与发展历史01汽车的定义汽车是指由动力装置驱动，具有四个或四个以上车轮的非轨道承载的车辆它是现代社会最重要的交通工具，能够自主运行并承载人员或货物02早期发展历程1769年，法国工程师尼古拉·约瑟夫·卡尼奥发明了世界上第一辆蒸汽动力车这标志着人类交通史上的重要转折点，从此开启了机械化交通的新时代03内燃机时代1886年，德国戴姆勒制造出第一辆内燃机汽车，这一创举奠定了现代汽车工业的基础内燃机的发明使汽车具备了实用性和可靠性现代发展汽车的基本组成结构车架与车身车架是汽车的骨架，承受各种载荷现代轿车多采用承载式车身，将车架与车身融为一体，提高了结构强度和安全性动力系统包括发动机、传动系统等核心部件发动机为汽车提供动力，传动系统将动力传递到车轮，实现车辆的运动行驶系统由悬挂系统、轮胎与车轮组成悬挂系统保证行驶平稳性和操控性，轮胎与地面接触，承受车辆重量并传递驱动力控制系统转向系统和制动系统确保驾驶安全转向系统控制行驶方向，制动系统提供减速和停车能力，两者协同工作保障行车安全各系统相互协调配合，形成完整的汽车整体，每个部分都发挥着不可替代的重要作用汽车分类与布局按用途分类乘用车主要用于载客，包括轿车、SUV、MPV等类型商用车用于货物运输和特殊作业，包括货车、客车、专用车等按驱动方式分类前轮驱动结构简单，成本较低，燃油经济性好后轮驱动操控性能佳，适合大功率车型四轮驱动牵引力强，适合复杂路况车身类型轿车舒适性好，适合城市驾驶SUV通过性强，空间宽敞皮卡载货能力强，适合商用跑车性能卓越，造型动感汽车发展历程年18861奔驰一号诞生，标志着现代汽车工业的开端年21908福特T型车量产，汽车进入普及时代年代19503汽车设计黄金时代，造型艺术达到高峰年代41970石油危机推动节能技术发展年代19905电子技术广泛应用，汽车智能化起步年代62020新能源汽车快速发展，自动驾驶技术成熟汽车技术的每一次突破都推动着人类文明的进步，从蒸汽时代到电动时代，汽车始终是科技创新的重要载体第二章发动机基础发动机作用汽油发动机发动机是汽车的心脏，将化学能转换为机械能，为车辆提供动力现代发动机技术不断进步，在提高效率的同时降低排采用火花点火方式，燃烧平稳，噪音较小，广泛应用于乘用车具有启动容易、运转平稳等优点放柴油发动机电动机采用压燃点火，热效率高，扭矩大，多用于商用车和大型车辆燃油经济性好，但噪音相对较大新能源汽车的核心动力，具有效率高、噪音小、零排放等优点，代表了汽车动力技术的发展方向主要部件构成气缸燃烧室，是发动机工作的核心部位活塞在气缸内往复运动，传递动力曲轴将活塞的往复运动转换为旋转运动气门控制进气和排气的开闭汽油发动机与柴油发动机对比汽油发动机特点柴油发动机特点燃烧方式压燃点火，热效率高扭矩特性低转速大扭矩燃油经济性比汽油机节省20-30%耐用性结构坚固，使用寿命长典型应用货车、大型SUV、船舶发动机冷却与润滑系统冷却系统冷却液在发动机内循环流动，吸收燃烧产生的热量，通过散热器散发到空气中，保持发动机在适宜温度下工作润滑系统机油泵将润滑油输送到各摩擦部位，减少磨损，同时带走热量和杂质，确保发动机正常运转冷却液循环原理机油润滑作用·水泵驱动冷却液循环·减少部件间摩擦·节温器控制循环路径·密封活塞环与气缸·散热器降低冷却液温度·清洁发动机内部·电子扇辅助散热·防止金属部件腐蚀更换周期一般每5000-10000公里或6个月第三章传动系统详解离合器系统离合器是连接发动机与变速箱的重要部件，能够平稳地传递或切断动力主要类型包括单片离合器、多片离合器和离心式离合器变速箱改变传动比，适应不同工况需求包括手动变速箱、自动变速箱、CVT无级变速箱等类型，各有优势和适用场景传动轴将变速箱输出的动力传递给驱动桥，在车辆转向和悬挂运动时保持动力传递的连续性和平稳性差速器允许左右车轮以不同转速转动，特别是在转弯时，确保车轮不会出现拖滑现象，提高行驶安全性和轮胎使用寿命离合器结构与工作原理离合器主要组成离合器压盘提供压紧力，控制动力传递摩擦片实现动力传递的关键部件弹簧组件提供压紧力和缓冲作用分离轴承控制离合器的分离动作工作过程当踩下离合器踏板时，分离轴承推动压盘后移，摩擦片与飞轮分离，切断动力传递松开踏板时，弹簧压力使摩擦片重新压紧，恢复动力传递010203接合状态分离过程分离状态弹簧压力将摩擦片压紧在飞轮上，发动机动力通过踩下离合器踏板，分离轴承前移，压盘后退，摩擦摩擦片完全脱离飞轮，动力传递中断，可以进行换摩擦传递给变速箱片与飞轮分离挡操作变速箱内部构造同步器机制同步器是现代手动变速箱的关键技术，通过摩擦作用使换挡齿轮与主轴转速同步，实现平顺换挡，避免齿轮撞击和磨损齿轮组合变速箱内部包含多组不同传动比的齿轮，通过齿轮的不同组合实现各个档位高档位传动比小，低档位传动比大手动变速箱拆解分析输入轴连接离合器，接收发动机动力中间轴传递动力，支撑各档位齿轮输出轴输出不同传动比的动力换挡拨叉控制齿轮的啮合与分离同步环确保换挡平顺性现代变速箱采用全同步器设计，所有前进档位都配备同步器，大大提高了换挡的平顺性和舒适性差速器的必要性与工作原理差速器存在的必要性汽车在转弯时，内侧车轮的行驶轨迹半径小于外侧车轮，因此内侧车轮需要转动较慢，外侧车轮需要转动较快如果没有差速器，两个车轮将被迫以相同速度转动，导致轮胎磨损和转向困难·消除轮胎磨损·提高转向灵活性·减少传动系统应力·改善行驶舒适性半轴齿轮分别连接左右车轮，接收差速后的动力传动系统动力流发动机产生动力，通过曲轴输出扭矩离合器控制动力传递，实现平稳起步和换挡变速箱改变传动比，适应不同行驶工况传动轴将动力传递到驱动桥差速器分配动力到左右车轮车轮将扭矩转换为驱动力整个传动系统形成了完整的动力传递链，每个环节都至关重要发动机产生的动力经过精确控制和调节，最终转化为车辆前进的驱动力第四章控制系统转向系统转向系统包括转向盘、转向器、转向传动机构等现代汽车普遍采用助力转向技术，分为液压助力和电动助力两种类型，大大减轻了驾驶员的操作负担制动系统制动系统是汽车安全的重要保障，主要包括鼓式制动和盘式制动两种形式现代车辆还配备ABS、ESP等电子辅助系统，进一步提升制动安全性转向系统主要部件制动系统主要部件方向盘驾驶员操作接口制动踏板驾驶员操作界面转向柱连接方向盘与转向器制动总泵产生制动液压力转向节连接车轮，实现转向动作制动卡钳夹紧制动盘产生摩擦力转向拉杆传递转向力制动盘/鼓摩擦制动的接触面转向系统详解齿轮齿条转向现代轿车最常用的转向机构，结构紧凑，传动效率高转向盘的转动通过小齿轮驱动齿条移动，进而推动转向拉杆实现车轮转向·结构简单，维护方便·传动精度高，路感清晰·占用空间小，布置灵活回转球转向主要用于大型车辆，通过螺杆螺母机构实现转向具有传动比大、操作轻便的特点，但结构相对复杂·传动比可变，适合重型车·耐用性好，使用寿命长·维修成本相对较高助力转向技术对比液压助力转向电动助力转向·助力效果稳定·节能环保·技术成熟可靠·助力可调节·消耗发动机功率·维护简单·维护需要定期更换助力油·可与电子系统集成制动系统工作原理液压制动系统组成制动踏板输入制动力制动总泵产生液压压力制动液管路传递液压力制动分泵执行制动动作制动摩擦副产生制动力工作原理踩下制动踏板，推动总泵活塞产生液压，通过制动液传递到各轮制动器，推动制动片或制动蹄压紧制动盘或制动鼓，产生摩擦力使车辆减速0102踏板输入液压产生驾驶员踩下制动踏板，通过杠杆放大作用力制动总泵活塞压缩制动液，产生高压液流0304力量传递制动执行高压制动液通过管路传递到各个车轮制动分泵推动制动片，产生摩擦力实现制动ABS防抱死系统通过电子控制单元监测车轮转速，防止制动时车轮抱死，保持车辆的操控性和稳定性，大大提高制动安全性第五章悬挂系统与轮胎钢板弹簧传统悬挂形式，由多片钢板叠加而成，承载能力强，多用于商用车和部分SUV的后悬挂结构简单，维护方便，但舒适性相对较差螺旋弹簧现代轿车最常用的弹簧形式，具有良好的弹性特性和舒适性重量轻，占用空间小，能够提供线性的弹性特性空气悬挂高端车型采用的先进悬挂技术，通过控制气囊内的空气压力调节车身高度和悬挂硬度，提供最佳的舒适性和操控性悬挂系统结构类型麦弗逊式悬挂双叉臂悬挂·结构简单，成本较低·操控性能优异·占用空间小·车轮定位精确·维护方便·结构复杂，成本较高·广泛应用于前悬挂·多用于高端车型悬挂系统的作用与构造减震器工作原理车轮定位参数减震器内部充满液压油，通过活塞在油液中的往复运动产生阻尼力，抑制弹簧的振包括前束、外倾角、主销倾角等参数，正确的车轮定位保证车辆直线行驶稳定性，减动，保证车辆行驶的平稳性和乘坐舒适性少轮胎异常磨损，提高操控性能车轮定位与轮胎磨损关系前束不当导致轮胎内侧或外侧偏磨外倾角异常造成轮胎单边磨损主销倾角错误影响转向回正和直线行驶轮胎动平衡不良引起方向盘抖动和轮胎波浪磨损定期检查和调整车轮定位参数，不仅能延长轮胎使用寿命，还能改善车辆的操控性和燃油经济性建议每20,000公里或发现异常磨损时进行四轮定位检查轮胎规格与维护轮胎标识解读轮胎侧壁包含丰富信息规格尺寸如205/55R16载重指数表示最大载重能力速度级别标示最高安全速度生产日期四位数字表示周数和年份磨耗标识指示轮胎磨损程度

321.66标准胎压最小花纹深度轮胎寿命年PSI mm多数轿车轮胎的推荐气压范围法规规定的轮胎更换标准轮胎的建议使用期限轮胎维护要点定期检查胎压每月至少检查一次，保持标准压力观察花纹磨损及时发现异常磨损模式定期轮胎换位每10000公里进行轮胎调换避免过载和急刹车减少轮胎过度磨损检查轮胎老化注意侧壁裂纹和变形轮胎气压的重要性适当的胎压不仅影响燃油经济性，还直接关系到行驶安全过低的胎压会增加滚动阻力和油耗，过高则会导致制动距离延长和爆胎风险悬挂系统动态演示路面冲击弹簧压缩车轮遇到路面不平，产生向上的冲击力弹簧吸收冲击能量，产生弹性变形平稳恢复减震阻尼车身保持稳定，提供舒适的乘坐感受减震器产生阻尼力，控制弹簧振动现代悬挂系统通过弹性元件和阻尼元件的协调工作，有效过滤路面振动，在保证乘坐舒适性的同时维持车轮与地面的良好接触，确保车辆的操控性和安全性不同类型的悬挂系统在舒适性和操控性之间取得不同的平衡第六章汽车电气系统蓄电池发电机起动机汽车的电能存储装置，为启动系统和用电设备供电现代免维护蓄电池采用密将发动机的机械能转换为电能，为蓄电池充电并向各用电设备供电现代车辆电动机驱动发动机曲轴旋转，实现发动机启动采用齿轮传动，具有高扭矩输封设计，使用寿命一般为3-5年采用三相交流发电机，效率高，输出稳定出特性，工作时间短但功率大点火系统类型车灯与仪表传统点火机械式，结构简单前照灯卤素、氙气、LED电子点火精确控制，可靠性高信号灯转向、制动、倒车蓄电池与充电系统蓄电池结构由正负极板、电解液、隔板组成铅酸蓄电池通过化学反应储存和释放电能，容量通常为40-100Ah发电机工作发动机驱动发电机转子旋转，在定子绕组中产生三相交流电，经整流后为蓄电池充电和向用电设备供电调节器作用控制发电机输出电压，防止过充或不足现代车辆多采用电子式调节器，自动调节充电电流充电系统工作特点发动机怠速时发电量较低，主要依靠蓄电池供电中高转速时发电量充足，为蓄电池充电并供应所有用电设备发动机停止时蓄电池独立供电，维持基本电子设备运行12V

14.4V600A标准电压充电电压冷启动电流轿车电气系统的工作电压发电机为蓄电池充电时的电压低温条件下启动发动机所需的最大电流起动系统详解起动机构造电磁开关控制起动机的接合与分离驱动机构单向离合器防止反转电机本体产生旋转力矩齿轮传动减速增扭，驱动飞轮起动过程打开点火开关，电磁开关吸合，起动机齿轮与飞轮啮合，同时接通主电路，起动机高速旋转带动发动机曲轴，实现发动机启动010203钥匙启动电磁开关工作主电路接通转动点火开关至START位置，起动继电器接通电磁开关吸合，推动驱动齿轮与飞轮啮合电磁开关触点闭合，大电流通过起动机0405点火系统与燃油喷射电子点火系统优势燃油喷射系统电子点火系统采用电子控制单元精确控制点火时刻，相比传统机械式点火系统，具电控燃油喷射系统根据发动机工况精确控制燃油喷射量和喷射时机，实现最佳的空有点火时间准确、适应性强、维护简单等优点，大幅提高了发动机性能燃比，提高燃烧效率，降低排放，增强动力性和经济性现代点火系统特点无分电器点火直接点火系统·每缸独立点火线圈·点火线圈直接安装在火花塞上·点火能量强，可靠性高·消除了高压线·无机械磨损部件·减少能量损失·点火时机精确控制·点火效果更佳现代发动机管理系统将点火和燃油喷射系统集成控制，通过各种传感器监测发动机状态，实时调整点火时间和喷油量，确保发动机在各种工况下都能获得最佳性能第七章车身结构与空气动力学承载式车身非承载式车身现代轿车普遍采用的结构形式，车身壳体承受所有载荷具有重量轻、重心低、乘车身安装在独立的底盘框架上，底盘承受主要载荷结构坚固，越野能力强，多用坐空间大等优点，广泛应用于乘用车车身与底盘一体化设计，提高了整体刚性于卡车、越野车等需要承受较大载荷的车型维修方便但重量较大车身主要部件构成车顶保护乘员，提供结构强度车门乘员出入通道，集成多种功能翼子板保护车轮，防止泥水飞溅保险杠低速碰撞保护，行人安全发动机舱盖保护发动机，便于维修空气动力学设计基础现代汽车设计高度重视空气动力学性能，通过优化车身造型减少风阻系数，提高燃油经济性和高速稳定性流线型设计、导流板、扰流板等都是常用的空气动力学设计元素车身结构强化技术框架结构特点·独立承载底盘·车身与底盘分离·适合重载和越野·维修相对简单单体壳结构特点·整体承载设计·重量轻，强度高·乘员舱空间大·燃油经济性好安全笼设计溃缩区设计关键部位加强采用高强度钢材构建乘员舱，形成坚固的安全笼结构，在碰撞中最大程车头和车尾设计溃缩区，在碰撞时有控制地变形，吸收撞击能量，减少在车门、侧围、车顶等关键部位增加加强梁和加强板，提高整体结构强度保护乘员安全A柱、B柱、C柱等关键部位使用超高强度材料传递到乘员舱的冲击力，提高被动安全性度，满足各种碰撞法规要求车身制造工艺钣金冲压工艺使用大型冲压机将钢板冲压成车身各部件的形状现代冲压工艺采用多工位连续模具，提高生产效率和产品质量，实现复杂曲面的精确成型焊接装配技术将各冲压件通过点焊、弧焊、激光焊等方式组装成完整车身现代化生产线大量使用机器人焊接，保证焊接质量和生产效率的一致性涂装防护流程包括脱脂、磷化、电泳、喷涂、烘烤等多道工序电泳涂装提供基础防腐，面漆喷涂提供美观外表和额外保护，整个过程严格控制环境条件现代制造技术特点自动化程度高大量使用工业机器人，提高精度和效率柔性化生产同一条生产线可以生产多种车型质量控制严格在线检测，全程质量追溯环保要求严格废气废水处理，绿色制造汽车制造是典型的离散制造业，需要协调数千个零部件的供应和装配现代汽车制造采用精益生产理念，追求零库存、零缺陷、零浪费的目标车身空气动力学优化

0.2515%120典型风阻系数燃油消耗降低临界速度Cd km/h现代轿车的空气阻力系数水平优化空气动力学带来的节油效果空气阻力开始显著影响油耗的速度外形优化局部改进主动控制流线型车身设计，减少空气分离和涡流产生前车底护板、进气格栅、外后视镜等细节优化封可调节的主动扰流板、进气格栅等装置，根据行脸倾斜角度、车顶弧线、后窗角度都经过精心设闭式进气格栅、隐藏式门把手等新技术进一步降驶速度自动调整，在不同工况下实现最佳空气动计，最小化风阻系数低风阻力学性能风洞测试是汽车空气动力学开发的重要手段，通过可视化气流和精确测量各种参数，工程师可以优化车身设计，在保持美观的同时实现最佳的空气动力学性能课程总结与复习发动机系统传动系统汽车的动力心脏，包括燃烧、冷却、润滑等子系统，是整车性能的核将发动机动力传递到车轮，包括离合器、变速箱、传动轴、差速器等心决定因素关键部件电气系统转向系统现代汽车的神经系统，从基础的启动充电到复杂的电子控制，功能控制车辆行驶方向，现代助力转向技术大大减轻操作负担，提高操日益重要控精度悬挂系统制动系统平衡舒适性与操控性，不同类型悬挂适应不同需求，配合轮胎提供良确保行车安全的关键系统，液压制动配合ABS等电子系统，提供可靠好路面接触制动性能重点维护要点定期保养按厂家建议进行机油、滤清器等常规保养及时检查注意异常声音、振动、泄漏等故障征象正确使用遵循操作规程，避免过度负荷和极端使用未来技术展望电动化新能源汽车快速发展，电池技术不断突破致谢与互动问答感谢聆听通过本课程的学习，我们全面了解了汽车的基本构造和工作原理从发动机的动力输出到传动系统的力量传递，从转向制动系统的安全控制到悬挂电气系统的舒适性保障，每个系统都发挥着不可替代的重要作用理论与实践结合持续学习更新建议结合实车观察和拆解实习，加深对各系统结构和工作原理的理解，培养实际分析和解汽车技术日新月异，特别是新能源和智能化技术快速发展，需要持续关注行业动态，更新决问题的能力知识结构推荐学习资源·《汽车工程手册》-权威技术参考·汽车制造企业技术资料·专业期刊和技术论坛·实车拆解和维修手册欢迎提问交流对课程内容有任何疑问，欢迎随时提问汽车构造涉及机械、电子、材料等多个学科，需要在实践中不断深化理解让我们共同探讨汽车技术的奥秘！联系方式课后可通过邮件或办公时间面谈进行深入讨论。